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液化天然氣裝置的類型與液化工藝

文檔作者：朱文蘭文檔來源：蘭州燃?xì)饣ぜ瘓F公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月25日
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第26卷第10期
2006年10月
煤氣與熱力
GAS ＆ HEAT
VoI．26 No．1O
0ct．2o06
液化天然氣裝置的類型與液化工藝
朱文蘭
(蘭州燃?xì)饣ぜ瘓F公司，甘肅蘭州730030)
摘 要： 論述了液化天然氣裝置的類型，分析了天然氣液化工藝的特點，展望了液化天然氣
在我國的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 液化天然氣； 城市燃?xì)庹{(diào)峰； 液化
中圖分類號：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1000—4416(2006)10—0005—03
Types of LNG Equipment and Liquefaction Technologies
ZHU W en—lan
(Lanzhou Gas and Chemical Industry Group Co．，Lanzhou 730030，China)
Abstract： The types of LNG equipment are discussed，the characteristics of NG liquefaction tech—
nologies are analyzed，and the application of LNG in China is prospected．
Key words： liquefied natural gas； city gas peak-shaving； liquefaction
我國的能源消費總量占全世界能源消費總量的
11．1％ ，屬世界第二位。在能源消費結(jié)構(gòu)中，我國天
然氣比例最低，只是全球平均水平的7．2％ ，在我國
能源消費總量中天然氣僅占2．8％ ，遠(yuǎn)低于世界水
平。因此，加快開發(fā)利用天然氣，提高天然氣在能源
消費結(jié)構(gòu)中的比例，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)環(huán)境，對我
國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義。
液化天然氣(LNG)用作城市燃?xì)庹{(diào)峰和車用
燃料，在發(fā)達(dá)國家被廣泛采用，也將成為我國大中城
市促進(jìn)城市清潔能源應(yīng)用、發(fā)展城市燃?xì)馐聵I(yè)的途
徑之一。
1 液化天然氣的發(fā)展
由于在深冷前經(jīng)過進(jìn)一步凈化，LNG比管道天
然氣和壓縮天然氣更潔凈；LNG常壓儲存，比壓縮
天然氣更為安全；LNG體積小，更適合長途運輸，而
且更適合于城市燃?xì)庹{(diào)峰和作為車用燃料。這些特
性和優(yōu)點使LNG應(yīng)用得到了廣泛的發(fā)展，越來越多
的國家選擇LNG來調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，LNG運輸成為
天然氣除管道輸送外另一種重要方式，LNG的貿(mào)易
成為除石油之外的重要能源貿(mào)易。世界上已建成投
產(chǎn)LNG大型液化裝置逾160套，液化生產(chǎn)能力以年
· 5 ·
平均20％ 的幅度增長。
2 LNG裝置的類型
2．1 調(diào)峰裝置
調(diào)峰裝置將天然氣液化儲存用于調(diào)峰，主要建
設(shè)在遠(yuǎn)離天然氣氣源的地區(qū)。在發(fā)達(dá)國家， 泛用于
天然氣輸氣管網(wǎng)中，對城市用氣量的波動進(jìn)行平衡。
城市天然氣的用量隨時間變化，比如在北方，冬季由
于取暖的原因用氣量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于夏天，以蘭州為例，
冬夏季天然氣峰谷用量相差2～5倍。由于城市用
氣量的不均勻性，就需要一定的調(diào)峰手段，把用氣低
谷時多余的天然氣儲存起來用于用氣高峰時段。
城市大然氣的調(diào)峰通常有兩種手段，一種足以
氣態(tài)的方式儲存高壓氣態(tài)的天然氣，另一種是以液
態(tài)的方式儲存低壓低溫的液態(tài)天然氣。液態(tài)液化天
然氣容器的 位容積儲存量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣態(tài)方式，所
以LNG儲存調(diào)峰單位造價更節(jié)省，是先進(jìn)有效的調(diào)
峰方式。
用于調(diào)峰的小型液化天然氣裝置應(yīng)具有較大的
市場靈活性，能夠滿足不同地區(qū)的天然氣事業(yè)在不
同發(fā)展階段的需求。小型液化天然氣裝置應(yīng)該具備
簡單、有效、?？康墓に囂攸c，能力配置要充分結(jié)合
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第10期 煤氣與熱力 第26卷
當(dāng)?shù)貙嶋H情況
2．2 基地裝置
基地裝置又稱基荷型裝置，主要用于大量牛產(chǎn)
LNG供出¨或貿(mào)易。LNG萆地裝置多建存沿海地
區(qū)，便于裝船運送到輸入同或地區(qū)。1 廠處理量很
大，且要與氣源的規(guī)模和LNG運輸船的裝運能力相
匹配?；匮b置的液化能力很大，沒有再氣化設(shè)施。
在國外也有小型的基地裝置生產(chǎn)液化天然氣供
交通工具或 星城鎮(zhèn)使用，LNG作為交通燃料比較
新穎 且前景非常好。生產(chǎn)液化天然氣的液化裝置
本質(zhì)上和調(diào)峰裝置相同，只是液化滅然氣的儲罐更
小些，而且是以液體而不是氣體的形式輸 。
2．3 終端裝置
終端裝置又稱接收站，用于大量接收、儲存由
LNG運輸船從海I二運米的LNG。儲存的LNG氣化
后進(jìn)入管網(wǎng)供應(yīng)用戶。
3 LNG的液化工藝?
3．1 預(yù)處理
原料氣一般米自油氣田或者長輸管道，在其進(jìn)
入裝置前，先要將其中夾帶的液體和固體雜質(zhì)去除。
在液化前，還要進(jìn)一步處理純化，將原料氣中的酸性
氣體、水分、重?zé)N、汞等脫除，以避免CO 、水分和重
烴等在低溫下凍結(jié)堵塞下游管道和設(shè)備，以及硫、汞
等對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。CO 、SO 等酸性氣體根據(jù)含量
的不同可以用物理吸收或者化學(xué)吸收脫除。物理吸
收使用分子篩，化學(xué)吸收使用醇胺、砜胺等溶液。水
分的脫除普遍使用分子篩。汞的脫除常使用含硫活
性炭、分子篩等 。
3．2 液化
液化是LNG生產(chǎn)的核心。液化T藝和相關(guān)設(shè)
備配置對裝置的效率和造價具有決定性的影響。從
LNG技術(shù)誕生以來，先后有節(jié)流制冷、膨脹制冷、復(fù)
疊制冷、混合制冷、帶預(yù)冷的混合制冷、雙混合制冷
以及單元混合制冷，其中運用比較多的有以下4種。
① 復(fù)疊制冷
典型的復(fù)疊制冷循環(huán)由3個單獨的制冷循環(huán)組
成，多為丙烷、乙烯和甲烷3個不同溫度級別的循環(huán)
系統(tǒng)串聯(lián)，每個系統(tǒng)均有一套壓縮機組。復(fù)疊制冷
技術(shù)成熟，除了天然氣液化外，在乙烯深冷分離中也
有應(yīng)用。其缺點是機組多，流程復(fù)雜，控制、操作和
維修環(huán)節(jié)繁多，因而可靠度相對較低。有些采用復(fù)
疊制冷的大型LNG生產(chǎn)裝置為了提高開工率，每個
· 6 ·
冷劑系統(tǒng)都配備_r雙透平，雖然這樣做町以使裝置
即使在某個透平出問題時仍然有可能保持生產(chǎn)，但
操作更加復(fù)雜，單位造價也大大增加。
② 混合制冷
混合制冷采用多組分混合冷劑，利用不同組分
的沸點不 、部分冷凝的特點，得到所需不同的溫度
級別，將原料氣順序冷卻液化。也有將混合冷劑壓
縮到不川壓力級別然后蒸發(fā)提供冷量。與復(fù)疊制冷
相比，混合制冷只需一套壓縮機組，工藝流程大為簡
化，但由于仍需將冷劑分為不同的溫度級別或壓力
級別，導(dǎo)致能耗較高，控制系統(tǒng)仍然較復(fù)雜，對冷劑
組分的配比也有比較苛刻的要求。
③ 帶預(yù)冷的混合制冷
這種 藝采用最多的是基于丙烷預(yù)冷的混合冷
劑制冷【 藝。液化所需冷黽分兩段提供。高溫段采
用丙烷作為冷劑按幾個不同的溫度級別對原料氣和
混合冷劑預(yù)冷，低溫段先后用不同壓力級別的混合
冷劑把原料氣順序液化。這種T藝結(jié)合了復(fù)疊制冷
與一般的混合制冷的優(yōu)點，工藝流程相對簡單，效率
更高，運行費用較低。
④ 單元混合制冷
美國Black&amp;amp;Veach Prichard Inc．(BVPI)開發(fā)
的PRICO~制冷技術(shù)是一種非常先進(jìn)的混合冷劑制
冷工藝。和其他工藝一樣，冷劑先進(jìn)行壓縮，分成氣
液兩相，但只有一個壓力級別。氣液兩相高壓冷劑
在冷箱入¨混合，由上至下通過熱交換器，基本上在
和LNG相同的溫度下流出，經(jīng)過控制閥減壓后返回
熱交換器，向上流動氣化，提供冷量，然后回到壓縮
段完成閉路循環(huán)。
PRICO~工藝和其他所有在用LNG液化工藝相
比，只有1臺壓縮機、1個冷箱，流程非常簡單，控制
更方便，操作更可靠，對冷劑成分的變化不敏感，對
不同組成原料氣有很強的適應(yīng)性，其造價和操作費
用低。
4 液化天然氣在我國的應(yīng)用前景
① 城市供氣主氣源
通過非管道運輸將LNG運到用氣地區(qū)，可以作
為過渡氣源或永久性氣源。尤其是沿海城市可以充
分利用地理優(yōu)勢修建LNG接收站，利用從海外運來
的LNG。我國廣東、福建、上海等省市均已經(jīng)開始
大型LNG接收站的建設(shè)。
② 城市燃?xì)庹{(diào)峰
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第10期 朱文蘭：液化天然氣裝置的類型與液化工藝 第26卷
LNG調(diào)峰和傳統(tǒng)的調(diào)峰方式相比，具有儲仔效
率高，儲運手段比氣態(tài)天然氣更靈活，有較高的機動
性。LNG用作城市調(diào)峰氣源，其占地少，丁期短，維
修方便。隨著管道燃?xì)馐?、?的發(fā)展，城市調(diào)峰氣源
規(guī)模將會越來越大。
③ 衛(wèi)星城鎮(zhèn)供氣
大中城市的衛(wèi)星城鎮(zhèn)由于遠(yuǎn)離氣源和長輸管
道，建設(shè)輸氣管道不經(jīng)濟。LNG運輸靈活高效，容
器的單位容積儲存量大，使用時間長，且小區(qū)氣化工
藝流程簡單安全，建設(shè)造價省、見效快、方式靈活，價
格平穩(wěn)，是適宜的衛(wèi)星城鎮(zhèn)的供氣方式，在發(fā)達(dá)國家
已經(jīng)廣泛應(yīng)用。
④ 清潔車用燃料
與汽油、柴油和LPG、CNG相比，LNG具有辛烷
值高、抗爆性好、價格低、一次充裝量大、行駛里程
長、尾氣污染小等優(yōu)點，不論對于交通工具還足工業(yè)
生產(chǎn)，都是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料。
2003年北京已開始了LNG汽車的試運行，并
計劃改造完成LNG汽午300輛，以后逐步將北京
90％ 的公交牟改造完成為LNG汽車。最近，新疆也
已投運LNG汽車，J二海LNG城r『 客車也 經(jīng)研制
成功并通過鑒定。隨著國家清潔汽車行動步伐加
快，LNG往汽車燃料中將rf亍據(jù)越來越重要的地位。
參考文獻(xiàn)：
：1] 顧安忠，魯雪牛，江榮順，等．液化天然氣技術(shù) M]
北京：機械 業(yè) 版社，2003．
作者簡介：朱文蘭(1967一 )， 女， 甘肅蘭州人， _1：
程帥， 大專， 從事城r 燃?xì)夤こ淘O(shè)計上作。
電話：135 19643579
E—mail!zhuwenlan248@ sohu．corn
收稿日期：2006—02—28； 修回日期：2006—08—18
· 啟事·
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